專利名稱：一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種配電柜，由于涉及一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜。
技術(shù)背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，對電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求也越來越高。作為分配與控制電能使用的交流低壓配電柜，無論從功能到結(jié)構(gòu)上都在不斷發(fā)展。目前市場上常見的低壓開關(guān)柜種類大致有GGD、GCKJNS、MCS型。其中，GGD型交流低壓配電柜適用于發(fā)電廠、變電站、廠礦企業(yè)等電力用戶的交流50Hz，額定工作電壓380V，額定工作電流至3150A的配電系統(tǒng)做為動力，照明及配電設(shè)備的電能轉(zhuǎn)換、分配與控制之用，是一種安全、經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的新型低壓配電柜。產(chǎn)品具有分?jǐn)嗄芰Ω摺岱€(wěn)定性好、電氣方案靈活、組合方便、系列性、實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)新穎、防護(hù)等級高等特點(diǎn)，目前已成為取代傳統(tǒng)成套低壓開關(guān)設(shè)備的主流產(chǎn)品。然而，傳統(tǒng)的低壓配電柜存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重、產(chǎn)品成本高、安全性能差等缺點(diǎn)，設(shè)備智能化和自動化程度低，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，對人身和設(shè)備的安全都有威脅。傳統(tǒng)監(jiān)測手段使用的布線連接方式使信號在傳輸過程中極易受到干擾，使監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的偏差。雖然近年來，國內(nèi)一些新開發(fā)的開關(guān)器件開始具有通信功能，但是都給予傳統(tǒng)的RS232或RS485硬件接口，通過自定義的簡單通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，在復(fù)雜的系統(tǒng)中是不能實(shí)現(xiàn)的
實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)的交流低壓配電柜智能化程度不高、抗干擾能力差的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜，能夠?qū)涣鞯蛪号潆姽竦碾妷?、電流、溫度、濕度等各個參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)測和數(shù)據(jù)的記錄分析，提高信號的抗干擾性能，實(shí)現(xiàn)配電柜智能化控制。采用的技術(shù)方案是一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜，包括箱體，隔離開關(guān)和斷路器，其特征在于，它還包括具有現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊，此模塊由信號采集模塊和信號接收模塊組成，所述的信號采集模塊位于低壓配電柜箱體底部，由以下部分組成環(huán)境變量采集系統(tǒng)、電氣量采集系統(tǒng)、信號調(diào)理電路、微處理器A、CAN總線控制器A、CAN總線發(fā)送器，所述的信號接收模塊位于控制室內(nèi)，由CAN總線接收器、CAN總線控制器B、微處理器B、地址編碼芯片、USB通信控制芯片和上位機(jī)構(gòu)成。信號采集模塊包括環(huán)境變量采集系統(tǒng)和配電柜運(yùn)行狀態(tài)采集系統(tǒng)，環(huán)境變量采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集配電柜的溫度、濕度等環(huán)境變量；配電柜運(yùn)行狀態(tài)采集系統(tǒng)通過Al智能儀表，對配電柜現(xiàn)場的電信號，包括其相電壓、相電流、線電壓和線電流進(jìn)行實(shí)時采集。信號調(diào)理電路的功能是對信號采集模塊得到的環(huán)境變量，通過三相交流電壓變送器和三相交流電流變送器將開關(guān)柜狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換為儀表能夠接受的0-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，提供給微處理器A和微處理器B。微處理器對信號調(diào)理電路得到的模擬信號進(jìn)行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，并對信號進(jìn)行存儲、分析、計算。微處理器把處理得到的數(shù)據(jù)傳輸給CAN總線控制器A，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過CAN總線發(fā)送器發(fā)送，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線CANL和CANH進(jìn)行傳輸。在控制室內(nèi)，CAN總線接收器快速接收數(shù)據(jù)總線CANL和CANH傳來的數(shù)據(jù)，并且通過CAN總線控制器B進(jìn)行對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，CAN總線接收器的一端接監(jiān)控上位機(jī)的USB接口，另一端接CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口。上位機(jī)通過USB接口接收到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔處理。本實(shí)用新型的有益效果是采用現(xiàn)場總線的方式，通過各種可智能通信電器元件，并通過現(xiàn)場總線連接成一個智能系統(tǒng)，對交流低壓配電柜的電壓、電流、溫度、濕度等各個參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、監(jiān)測和數(shù)據(jù)的記錄分析，實(shí)現(xiàn)低壓配電柜的遠(yuǎn)程監(jiān)控與測量，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，避免了傳統(tǒng)的低壓配電柜復(fù)雜接線，提高了配電控制的可靠性，可以實(shí)現(xiàn)交流低壓配電柜的無人值守、遠(yuǎn)程抄表，大大節(jié)約了人力成本，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以進(jìn)行快速的反應(yīng)，具有很好的實(shí)用價值。

圖1為本書用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為具有現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊的工作示意圖。
具體實(shí)施方式
一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜，包括箱體2，隔離開關(guān)I和斷路器3及現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊，現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊由信號采集模塊4和信號接收模塊5組成，信號采集模塊4位于流低壓配電柜箱體底部，由以下部分組成環(huán)境變量采集系統(tǒng)401、電氣量采集系統(tǒng)402、信號調(diào)理電路403、微處理器A404、CAN總線控制器A405、CAN總線發(fā)送器406，信號接收模塊5位于控制室內(nèi)，由CAN總線接收器501、CAN總線控制器B502、微處理器B503、地址編碼芯片504、USB通信控制芯片505和上位機(jī)506構(gòu)成。本實(shí)用新型所采用的信號采集模塊4和信號接收模塊5均為已知產(chǎn)品。工作原理首先，環(huán)境變量采集系統(tǒng)通過專用溫度傳感器采集配電柜的溫度，通過專用濕度傳感器采集配電柜的溫度；電氣量采集系統(tǒng)通過Al智能儀表對配電柜的電信號，包括其相電壓、相電流、線電壓和線電流進(jìn)行實(shí)時采集。采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號調(diào)理電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把所有的模擬信號都轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓信號,接到微處理器A的A/D轉(zhuǎn)換模塊。微處理器采用AT80C51單片機(jī)，AT80C51對信號調(diào)理電路得到的模擬信號進(jìn)行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的數(shù)字信號，并對信號進(jìn)行存儲、分析、計算。一方面，AT80C51對信號進(jìn)行分析后，一旦發(fā)現(xiàn)低壓配電柜出現(xiàn)故障，控制繼電器進(jìn)行聲光報警；另一方面，微處理器把處理得到的數(shù)據(jù)傳輸給CAN總線控制器A，本實(shí)用新型中，CAN總線控制器A選取PHILIPS公司CAN總線控制器SJA1000，SJA1000是一種獨(dú)立的CAN總線控制器，同時支持CAN 2. OA和CAN 2. OB協(xié)議，通信速率可達(dá)I Mb / S，能夠完成通信協(xié)議的所有要求。[0021]CAN總線控制器SJA1000對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過CAN總線發(fā)送器發(fā)送，CAN總線發(fā)送器采用TJA1050，TJA1050是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，是CAN總線控制器與物理總線之間的接口，TJA1050可以為總線提供差動發(fā)送性能，為CAN總線控制器提供差動接收性倉泛。CAN總線發(fā)送器將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場總線，數(shù)據(jù)通過總線CANL和CANH進(jìn)行傳輸。在控制室內(nèi)，CAN總線接收器快速接收數(shù)據(jù)總線CANL和CANH傳來的數(shù)據(jù)，并且通過CAN總線控制器B進(jìn)行對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為微處理器B可以接收的數(shù)據(jù)。CAN總線控制器B同樣采用SJA1000，CAN總線接收器采樣TJA1050，與信號采集模塊使用的收發(fā)芯片相同。SJA1000主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路層的工作，把發(fā)送緩沖器的信息經(jīng)過處理后送到TJA1050，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后放到接收緩沖器等待微處理器的讀取。總線控制器SJA1000實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)的接收，接收方式仍采用中斷方式本實(shí)用新型中，微處理器B選用Atmel公司的ATmega 16芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和與上位機(jī)506的通信。由于計算機(jī)沒有專用的CAN總線接口，所以需要設(shè)計一個模塊單元將CAN總線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB接口數(shù)據(jù)，模塊的一端接監(jiān)控上位機(jī)506的USB接口，另一端接CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口。此模塊由地址編碼芯片和USB通信控制芯片組成，地址編碼電路負(fù)責(zé)對兩個接口芯片得地址進(jìn)行編碼，USB通信控制芯片實(shí)現(xiàn)USB數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。上位機(jī)506是監(jiān)控軟件運(yùn)行的載體，其主要功能是對整個交流低壓配電柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行整體的控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，以監(jiān)控交流低壓配電柜現(xiàn)場的工作情況和各個用電設(shè)備的運(yùn)行情況。一旦環(huán)境變量出現(xiàn)故障，比如環(huán)境溫度過高，濕度過大，調(diào)整相應(yīng)的散熱風(fēng)機(jī)，使溫度和濕度下降至正常值，如果系統(tǒng)出現(xiàn)過壓、過流、欠壓、缺相等故障，上位機(jī)506界面上有相應(yīng)的動畫提示，同時報警窗口自動彈出，報警燈亮，并發(fā)出報警聲音提示，并且立即停止設(shè)備以保證設(shè)備不被損壞，等待故障消除后，方可通過復(fù)位對交流低壓配電柜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
權(quán)利要求1. 一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜，包括箱體，隔離開關(guān)和斷路器，其特征在于，它還包括具有現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊，此模塊由信號采集模塊和信號接收模塊組成，所述的信號采集模塊位于低壓配電柜箱體底部，由以下部分組成環(huán)境變量采集系統(tǒng)、電氣量采集系統(tǒng)、信號調(diào)理電路、微處理器A、CAN總線控制器A、CAN總線發(fā)送器，所述的信號接收模塊位于控制室內(nèi)，由CAN總線接收器、CAN總線控制器B、微處理器B、地址編碼芯片、USB通信控制芯片和上位機(jī)構(gòu)成； 信號采集模塊包括環(huán)境變量采集系統(tǒng)和配電柜運(yùn)行狀態(tài)采集系統(tǒng)，環(huán)境變量采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集配電柜的溫度、濕度等環(huán)境變量；配電柜運(yùn)行狀態(tài)采集系統(tǒng)通過Al智能儀表，對配電柜現(xiàn)場的電信號，包括其相電壓、相電流、線電壓和線電流進(jìn)行實(shí)時采集； 信號調(diào)理電路的功能是對信號采集模塊得到的環(huán)境變量，通過三相交流電壓變送器和三相交流電流變送器將開關(guān)柜狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換為儀表能夠接受的0-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，提供給微處理器A和微處理器B ； 微處理器對信號調(diào)理電路得到的模擬信號進(jìn)行模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換，并對信號進(jìn)行存儲、分析、計算；微處理器把處理得到的數(shù)據(jù)傳輸給CAN總線控制器A，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過CAN總線發(fā)送器發(fā)送，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線CANL和CANH進(jìn)行傳輸； 在控制室內(nèi)，CAN總線接收器快速接收數(shù)據(jù)總線CANL和CANH傳來的數(shù)據(jù)，并且通過CAN總線控制器B進(jìn)行對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，CAN總線接收器的一端接監(jiān)控上位機(jī)的USB接口，另一端接CAN總線網(wǎng)絡(luò)接口 ； 上位機(jī)通過USB接口接收到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔處理。
專利摘要一種具有現(xiàn)場總線監(jiān)測功能的交流低壓配電柜，包括箱體，隔離開關(guān)和斷路器，其特征在于，它還包括具有現(xiàn)場總線技術(shù)的監(jiān)測模塊，此模塊由信號采集模塊和信號接收模塊組成，所述的信號采集模塊位于低壓配電柜箱體底部，由以下部分組成環(huán)境變量采集系統(tǒng)、電氣量采集系統(tǒng)、信號調(diào)理電路、微處理器A、CAN總線控制器A、CAN總線發(fā)送器，所述的信號接收模塊位于控制室內(nèi)，由CAN總線接收器、CAN總線控制器B、微處理器B、地址編碼芯片、USB通信控制芯片和上位機(jī)構(gòu)成。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)低壓配電柜的遠(yuǎn)程監(jiān)控與測量，避免了傳統(tǒng)的低壓配電柜復(fù)雜接線,提高了配電控制的可靠性,具有很好的實(shí)用價值。
文檔編號H02J13/00GK202872460SQ20122005002
公開日2013年4月10日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者王定紅 申請人:大連恩澤電器有限責(zé)任公司